有限单元法程序计.pdf

研究生有限元阅读资料 有限元程序设计 闫富有 李会知 编著 郑州大学土木工程学院 前言 有限元法便于处理复杂的边界条件，解决复杂介质或各向异性问题，分析由杆、板、壳和 实体组成的组合结构受力问题，计算需要首先确定渗流场、温度场然后再确定其位移场、应力 场的混合问题，能够处理各种材料非线性及几何非线性以及动力问题等得到了广泛应用。对于 工程计算，常用的各种商业有限元软件可以很好地使用。但对于工程问题的科学研究，需要考 虑各种复杂的本构关系、更加细致的接触条件、应力和位移的发展过程，探讨更为接近实际的 模拟方法，考虑复杂的应力路径等，则需要根据自己的需要编制计算程序。 与编制其他工程计算程序一样，有限元法的程序设计应遵循如下原则：首先，程序必须正 确。对于计算中遇到的各种情况都要经得起推敲，给出正确的计算结果。即使一些特出情况也 要计算正确。这就要求程序的调试过程要全面考虑，对各个部分、每个角落都要走到。其次， 程序应该是高效率的。有限元程序以及其他工程计算程序一样，往往自由度相当大，有时甚至 要求解几万阶的线性代数方程组或者进行非线性迭代计算，对计算机的存储量和计算速度都有 较高的要求。这就要求程序编制者在编写前和编写过程对问题进行详细分析，认真研究问题， 根据问题的特点合理地组织数据结构，充分利用资源，努力解决存储、速度和计算精度之间的 矛盾。第三，程序应具有可扩展性和灵活性，添加其他功能、改进模型应比较方便。往往程序 设计经历由小到大、功能由弱到强的过程，不可避免地需要增加其他功能、删除一些内容。为 了达到这个要求，程序应该模块化，采用更多面向对象的技术。一个大的程序应当划分为多个 模块，每个模块具有独立的功能，具有独立性、可扩展性和灵活性。最后，程序应该易读、易 懂、易用。较少地给使用者限制，让在其上进一步修改的编制者容易看懂读懂。每个模块的接 口应设计简单明了，输入数据便于准备